（人教版）高中选修3-4物理 11.4《单摆》精品教案（含答案）

（人教版）高中选修3-4物理 11.4《单摆》精品教案（含答案）内容摘要：

3、的重力沿 圆弧切向的分力是使摆球沿圆弧振动的回复力。 (2) 回复力大小:若摆球质量为 m、摆长为 l、偏离平衡位置的位移为 x,在偏角很小时,单摆的回复力为 F=- x。 (3)回复力的特点:在偏角很小时,单摆所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成 正比,方向总指向 平衡位置,即 F=)实验表明,单摆振动的周期与摆球 质量无关,在振幅较小时与 振幅无关,但与摆长有关,摆长 越长,周期也越大。 (2)周期公式:荷兰物理学家 惠更斯发现单摆的周期 T 与摆长 l 的二次方根成 正比,与重力加速度 g 的二次方根成 反比, 他确定了计算单摆周期的公式为 T=2。 )原理:由 T=2 得 g= ,即只要测出 4、单摆的 摆长 l 和 周期 T,就 422可以求出当地的重力加速度。 (2)画图法处理实验数据:分别以 l 和 出函数 l=应该是一条直线,由该直线的斜率可求出 的值,进而求出重42 42力加速度 g。 该怎样认识单摆的摆线和小球?解答: 摆线是没有弹性、没有质量的细绳,小球直径与线的长度相比可以忽略,小球摆动时空气等阻力可以忽略。 最新海量高中、答:单摆的周期跟摆长以及所在地的重力加速度有关。 量周期的始末计时位置是选摆球的最高点还是最低点?解答: 最低点。 主题 1:单摆的动力学分析甲情景:某同学想研究单摆的运动,他把摆球拉到某一位置然后释放,发现小球总在关于最低点对称的圆弧上振动,并且越靠近最低点 6、重力 G 沿切线和细线两方向分解,切线方向 F= ,它的作用是改变摆球速度的大小,使小球回到平衡位置,即为摆球提供做振动的回复力。 (3)只有摆角很小时,摆球相对于 O 点的位移 x 才和 角所对的弧长近似相等,所以有 ( x 表示摆球偏离平衡位置的位移, l 表示单摆的摆长),因此单摆的回复力 F=。 又因为单摆回复力的方向与摆球偏离平衡位置的位移方向相反,所以 F=-=足简谐运动的条件。 由此可以知道在偏角很小(通常 g 乙 ,将摆长适当增长最新海量高中、 g 乙 , ,所以 lb有 .6 m。 联立可解得10 101006后解得 .9 m,.5 m。 【答案】O 是它的平衡位置, B、 C 是摆 7、球所能到达的最远位置。 设摆球向右运动为正方向,图乙是这个单摆的振动图象。 根据图象回答:(1)单摆振动的频率是多大?(2)开始时刻摆球在何位置?(3)若当地的重力加速度为 10 m/ 2=10,试求这个摆的摆长。 【解析】(1)由乙图知周期 T=0.8 s,则频率 f=z。 (2)由乙图知,0 时刻摆球在负向最大位移处,因向右为正方向,所以摆球在B 点。 (3)由 T=2 得 l= =m。 242【答案】(1)1 z (2)B 点 (3)理想化条件是( )。 析】单摆由摆线和摆球组成,要求摆线只计长度不计质量,摆球只计质量不计大小,且摆线不伸缩,A、B、C 三项正确。 【答案】确的是( )。 (A 为振幅) 8、,经过正向最大位移处又运动到平衡位置时的位移为 析】简谐运动中的位移是以平衡位置作为起点的,摆球在最大位移处时位移为 A,在平衡位置时位移应为零。 摆球的回复力由合力沿圆弧切线方向的分力(即重力沿圆弧切线方向的分力)提供,合力沿摆线方向的分力提供向心力。 摆球经过最低点(振动的平衡位置)时回复力为零,但向心力不为零,所以加速度不为零。 摆球到最高点时,向心力为零,回复力最大,合力也不为零。 【答案】摆球分别以水平初速度 v2(v1竖直平面内做小角度摆动,它们的频率与振幅分别为 1、 ( )。 1=1析】单摆的频率由摆长决定,摆长相等,频率相等,所以 A、B 错误;由机械能守恒知,小球在平衡位置的速度越大 9、,其振幅越大,所以 C 正确,D 错误。 【答案】小角度振动,它们的振动图象分别为图中的1 和 2 所示,则为( )。 A.析】由图象可知两单摆的周期 2=3 1,由 T=2 得,l1l 2=9 1。 【答案】半径较大的光滑圆弧轨道的一部分,把小球 A 放在圆弧 圆心处,再把另一小球 B 放在 离最低点 C 很近的 D 处。 今使两球同时释放,则在不计空气阻力时有( )。 先到达 C 先到达 C 点【解析】 A 球做自由落体运动,很容易求出到达 C 点的时间 t= ,其中 l 为2圆弧 半径,而 B 球在 摆动,在振幅很小的情况下做简谐运动,周期与单摆周期类似, T=2 ,所以 B 球从 D C 的时间 11、的时间太短,不易读准,误差大,应测多个周期的时间求平均值。 (2)分析表格中的数据可知,当两摆的摆长相同、质量不同时,周期相同,而质量相同,摆长长的周期大,所以可以初步判断单摆周期随摆长的增大而增大。 【答案】(1) 是 是 否 (2)摆长最新海量高中、绝缘细线悬吊着的带正电小球在匀强磁场中做简谐运动,则( )。 球摆动周期变大【解析】小球摆动过程中,洛伦兹力方向垂直速度方向,所以回复力不变,周期不变,因洛伦兹力不做功,所以每次通过平衡位置时动能相同,但速度不同,故A 正确,B、D 错误;由于通过平衡位置时的速度方向不同,所受洛伦兹力方向不同,丝线的拉力大小不同,故 C 选项不正确。 【答案】振动图象如图所示,以下说法正确的是( )。 线对它的拉力最大【解析】设摆长为 l,摆球质量为 m,绳的拉力为 T,摆球经过平衡位置时,根据牛顿第二定律与圆周运动知识可知, m ,则 T=mg+m ,摆球速度最大时,2 2悬绳的拉力最大,故 D 选项正确。 【答案】现单摆的周期增大为原来的 2 倍,可见电梯在做加速运动,加速度 a 为( )。 小为34最新海量高中、小为34【解析】单摆周期变大,由周期公式 T=2 ,可知等效重力加速度小于实际重力加速度,物体处于失重状态。 所以加速度方向向下,等效重力加速度 g=,由牛顿第二定律 以得到 a=。 故选 D。 34【答案】1)如图甲所示,悬。